#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>     /* rand, srand */
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <sys/time.h>
#include <time.h>       /* time() */
/*
 * 在uncache区域memcpy时通常很慢，下面是一些优化：
 */

/* arm下的memcpy实现： */
#if 0
void memcpy_neon(volatile void *dst, volatile void *src, int sz)
{
    if (sz & 63) {
        sz = (sz & -64) + 64;
    }
    asm volatile (
        "NEONCopy: \n"
        "    VLDM %[src]!,{d0-d7} \n"
        "    VSTM %[dst]!,{d0-d7} \n"
        "    SUBS %[sz],%[sz],#0x40 \n"
        "    BGT NEONCopy \n"
        : [dst]"+r"(dst), [src]"+r"(src), [sz]"+r"(sz) : : "d0", "d1", "d2", "d3", "d4", "d5", "d6", "d7", "cc", "memory");
}
#endif

/*
 * arm64
 */

/* uncached 区域： */
void memcpy_uncached(volatile void *dst, volatile void *src, int sz)
{
	if (sz & 63) {
		sz = (sz & -64) + 64;
	}
	asm volatile (
		"sub %[dst], %[dst], #64 \n"
		"1: \n"
		"ldnp q0, q1, [%[src]] \n"
		"ldnp q2, q3, [%[src], #32] \n"
		"add %[dst], %[dst], #64 \n"
		"subs %[sz], %[sz], #64 \n"
		"add %[src], %[src], #64 \n"
		"stnp q0, q1, [%[dst]] \n"
		"stnp q2, q3, [%[dst], #32] \n"
		"b.gt 1b \n"
		: [dst]"+r"(dst), [src]"+r"(src), [sz]"+r"(sz) : : "d0", "d1", "d2", "d3", "d4", "d5", "d6", "d7", "cc", "memory");
}
 
/* cached 区域： */
void memcpy_cached(volatile void *dst, volatile void *src, int sz)
{
	if (sz & 63) {
		sz = (sz & -64) + 64;
	}
	asm volatile (
		"sub %[src], %[src], #32 \n"
		"sub %[dst], %[dst], #32 \n"
		"1: \n"
		"ldp q0, q1, [%[src], #32] \n"
		"ldp q2, q3, [%[src], #64]! \n"
		"subs %[sz], %[sz], #64 \n"
		"stp q0, q1, [%[dst], #32] \n"
		"stp q2, q3, [%[dst], #64]! \n"
		"b.gt 1b \n"
		: [dst]"+r"(dst), [src]"+r"(src), [sz]"+r"(sz) : : "d0", "d1", "d2", "d3", "d4", "d5", "d6", "d7", "cc", "memory");
}

static void get_rand_bytes(unsigned char *data, int len)
{
    int i;

    srand((unsigned)time(NULL)); //种下随机种子
    for (i = 0; i < len; i++) {
        data[i] = rand() % 255; //取随机数，并保证数在0-255之间
        //printf("%02X ", data[i]);
    }
}

static int get_cur_time_us(void)
{
    struct timeval tv;

    gettimeofday(&tv, NULL);  //使用gettimeofday获取当前系统时间

    return (tv.tv_sec * 1000 * 1000 + tv.tv_usec); //利用struct timeval结构体将时间转换为ms
}

#define ARRAY_SIZE(n)  sizeof(n) / sizeof(n[0])

int main(void)
{
   int size_list[] = {
       1024 * 1024 * 10,  // 10MB
       1024 * 1024 * 1,  // 1MB
       1024 * 100, // 100KB
       1024 * 10, // 10KB
       1024 * 1, // 1KB
   };
   char *data1;
   char *data2;
   int t1;
   int t2;
   int i = 0;
  
   data1 = (char *)malloc(size_list[0]);
   data2 = (char *)malloc(size_list[0]);
  
   get_rand_bytes((unsigned char *)data1, size_list[0]);
  
   for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(size_list); i++) {
       t1 = get_cur_time_us();
       memcpy(data2, data1, size_list[i]);
       t2 = get_cur_time_us();
       printf("copy %d bytes, memcpy   waste time %dus\n", size_list[i], t2 - t1);
      
       t1 = get_cur_time_us();
       memcpy_uncached(data2, data1, size_list[i]);
       t2 = get_cur_time_us();
       printf("copy %d bytes, memcpy_uncached  waste time %dus\n", size_list[i], t2 - t1);

       t1 = get_cur_time_us();
       memcpy_cached(data2, data1, size_list[i]);
       t2 = get_cur_time_us();
       printf("copy %d bytes, memcpy_cached  waste time %dus\n\n", size_list[i], t2 - t1);
   }
  
   free(data1);
   free(data2);
  
   return 0;
}


#if 0

通用的memcpy优化方向：

1. 最大限度使用memory/cache带宽（Vector指令、指令级并行）
2. Load/Store地址对齐
3. 集中顺序访问
4. 适当使用non-temporal访存执令
5. 适当使用String指令来加速较大的拷贝

最后，所有的指令都经过CPU的流水线执行，因此对流水线效率的分析至关重要，需要优化指令顺序以避免造成流水线阻塞。


memcpy 和 memmove 函数作用是一样的，
唯一的区别是，当内存发生局部重叠的时候，memmove 保证拷贝的结果是正确的，memcpy 不保证拷贝的结果的正确。

只要没有内存重叠，memcpy()和memmove()的性能应相似。


#endif

#if 0

copy 10485760 bytes, memcpy   waste time 6853us
copy 10485760 bytes, memcpy_uncached  waste time 4953us
copy 10485760 bytes, memcpy_cached  waste time 5013us

copy 1048576 bytes, memcpy   waste time 497us
copy 1048576 bytes, memcpy_uncached  waste time 403us
copy 1048576 bytes, memcpy_cached  waste time 411us

copy 102400 bytes, memcpy   waste time 39us
copy 102400 bytes, memcpy_uncached  waste time 13us
copy 102400 bytes, memcpy_cached  waste time 13us

copy 10240 bytes, memcpy   waste time 2us
copy 10240 bytes, memcpy_uncached  waste time 1us
copy 10240 bytes, memcpy_cached  waste time 0us

copy 1024 bytes, memcpy   waste time 1us
copy 1024 bytes, memcpy_uncached  waste time 0us
copy 1024 bytes, memcpy_cached  waste time 0us

#endif
